MOCKUP · SPReAD 1000 企画(外観イメージ) #36 · AI for Science/医療テーマ
#36

喘息は「日々ゆらぐ」——在宅スパイロメトリのフローボリューム曲線をAIで読み、気流制限の変動と増悪を捉える

💨 spira.research / asthma-flow
SPIRA — 喘息の在宅スパイロをAIで読む
研究プロトタイプ ・ 在宅フローボリューム曲線から品質・変動・増悪を客観化(ダミーデータ)
在宅呼出 12.6千回
解析した呼出曲線
12.6千回
品質・受容性の自動判定(対呼吸器医)
.93
▲ 単発判定は既に高精度
増悪の早期予測(AUC)
.81
コントロール悪化の識別(AUC)
.75
▲ ここが萌芽の核心
在宅のフローボリューム曲線から、AIが品質を判定し、閉塞(下に凹む)と日々の気流変動を客観化する
喘息は気流制限が日々ゆらぐが管理は外来の単発スパイロに依存しがち。点線=正常基準、実線=患者(喘息)。努力不足は品質で弾き、真の変動と増悪を読む。実測ではなくダミー描画。
気流 L/秒(呼出↑ / 吸気↓) 肺気量 →(呼出量 L) 0 PEF低下 ↓ 下に凹む(閉塞) AI品質判定(ATS/ERS) 受容可・A FEV1 68 %pred FEV1/FVC 0.62 ・ 閉塞性 ▲ 気流変動 大(増悪リスク↑) 患者(喘息) 基準(正常) 在宅スパイロの曲線をAIが品質判定し、閉塞と日々の気流変動から増悪を読むイメージ(ダミー描画)
患者(喘息・実線) 正常基準(点線) 気流変動=品質OKの呼出だけで算出(努力不足は除外)
増悪・コントロール悪化に効いた特徴 上位(寄与度・ダミー)
1呼出曲線の下方凸(concavity)の悪化24%
2日々のFEV1変動(CV)の上昇22%
3夜間・早朝症状と発作治療薬(SABA)の増加19%
4ピークフローの日内変動(diurnal)18%
5環境曝露(PM2.5・花粉・気温差)17%
↑ 研究コード名「SPIRA」。在宅スパイロのフローボリューム曲線をAIが品質判定し(点線=正常基準/実線=患者)、
下に凹む閉塞と日々の気流変動から増悪を先読みする完成イメージ。
喘息は気流制限が日々ゆらぐ疾患だが、管理は外来の単発スパイロに依存しがち。在宅スパイロのフローボリューム曲線画像・時系列AIを当て、品質を自動判定し変動・増悪を個別に先読みする——完成したらこう見える、の外観イメージ。
上限 500万円(直接経費) 学生応募可(医学生=当事者) e-Rad 応募 第2回・2026年6月上旬予定 分野:呼吸器・アレルギー × スパイロメトリAI
🔬 問い・学術的背景

喘息は気流制限が日内・日々で変動する疾患だが、診断・管理は外来での単発スパイロメトリやピークフローに依存しがち。在宅スパイロメトリは普及し始めたが、努力依存で品質(ATS/ERS基準)と再現性が悪く、ノイズと真の変動の区別が難しい。喘息は医学生世代に極めて多い当事者領域

🎯 仮説・新規性

在宅で繰り返すフローボリューム曲線+症状・環境・吸入アドヒアランスに、曲線形状(下に凹む閉塞・終末気流)を読む画像/時系列AIを当てれば、(1)各呼出の品質・受容性を自動判定し、(2)ノイズを除いた真の気流変動を抽出し、(3)増悪を数日前に先読みできる、と仮説。新規性は単発スパイロの判読精度(既に医師並み)でなく、在宅・縦断・品質込み・変動と増悪に置く。

🤖 AI活用の必然性

フローボリューム曲線の微妙な形(下に凹む閉塞・終末気流の落ち)、努力不足アーチファクト日々の変動はFEV1/FVCの閾値だけでは捉えられず、曲線形状の学習でしか品質評価と変動・増悪予測ができない。

💰 500万円の使途
  • ① 在宅スパイロの曲線・症状・環境・吸入データの多施設縦断収集と倫理審査
  • ② 呼吸器医による品質・受容性ラベルと増悪アウトカムの付与
  • 曲線形状・品質・変動・増悪モデルの開発と計算資源
  • ④ 努力不足や増悪リスクを曲線の言葉で示す説明UIの試作
  • 外部施設での検証・学会発表・プレプリント
📈 期待成果・社会実装(出口)

品質を加味した在宅気流変動と増悪予測の妥当性=学会・論文。出口はまず喘息の遠隔モニタ・受診勧奨の補助(確定診断・治療調整は医師)、治験の在宅エンドポイント、将来は発作前の先手介入Hiroはアレルギーを学ぶ医学生=当事者

※ 正直な関門:単発スパイロの判読・品質評価AIは既に医師に匹敵する報告があり、新規性は精度でなく在宅・縦断・変動・増悪・頑健性に置く必要。スパイロは努力依存でgarbage-in、在宅機器は較正・精度がばらつく。民族差の基準式(GLI)や小児/成人差で一般化が要る。確定診断・治療調整は医行為で本企画は補助=SaMD/非医療機器の整理が要る。学生応募可だが所属大学のe-Rad機関登録・承認と倫理審査が前提、第2回の正式日程・公募要領は確定次第確認。
完成イメージ(ダミーデータ)・元アイデア → spread-plans.md #36